版高中物理-第二章-气体-3-气体实验定律学案-教科版选修3-3

1、3气体实验定律学习目标1.知道什么是气体的状态参量 2掌握热力学温度的定义，知道什么是温标， 理解摄氏温度与热力学温度的区别与联系 3通过实验探究，知道玻意耳定律、查理定律、 盖吕萨克定律的内容和公式.自主预习预习新知夯实根底四、盖吕萨克定律1等压变化：一定质量的某种气体，在压强不变时，体积随温度的变化叫做等压变化.2 内容：一定质量的气体，在压强丕变的情况下，体积V与热力学温度T成正比.V3.表达式： =常量.4适用条件：气体的质量和压强不变.即学即用1. 判断以下说法的正误.(1) 0 C的温度可以用热力学温度粗略地表示为273K. ( V)(2) 气体做等容变化时，温度从13C上升到52

2、C，那么气体的压强升高为原来的4倍.(X )(3) 对于一定质量的气体，在压强不变时，假设温度升高，那么体积减小.(X )(4) 假设体积增大到原来的两倍，那么摄氏温度升高到原来的两倍.(X )2. 一定质量的某种气体发生等温变化时，假设体积增大了 n倍，那么压强变为原来的 倍.答案1n+ 1导学探究在力学中，为了确定物体运动的状态，我们使用了物体的位移和速度这两个物理量.在热学中如果我们要研究一箱气体的状态，需要哪些物理量呢？答案体积、温度和压强知识深化1 .摄氏温标一种常用的表示温度的方法，规定标准大气压下冰的熔点为0° C,水的沸点为 100° C在0°C和

3、100°C之间均匀分成100等份，每份算做1° C.2. 热力学温标现代科学中常用的表示温度的方法，热力学温标也叫绝对温标.3. 摄氏温度与热力学温度的关系T= t +,可粗略地表示为 T= t + 273.I例1 (多项选择)关于热力学温度与摄氏温度，以下说法正确的选项是()A. 摄氏温度和热力学温度都不能取负值B. 温度由t( ° C)升到2t( ° C)时，对应的热力学温度由RK)升到2T(K)C. 33° C=D. 摄氏温度变化1° C,也就是热力学温度变化 1K答案 CD解析 摄氏温度能取负值， A错误；由热力学温度与摄氏温

4、度的关系T= t +知，B错误，C正确；摄氏温度与热力学温度在表示温度的变化时，变化的数值是相同的，故D正确.二、玻意耳定律导学探究 1如图1所示为“探究气体等温变化的规律的实验装置，实验过程中如何保证气体的质量和温度不变?图i答案保证气体质量不变的方法：实验前在柱塞上涂好润滑油，以免漏气.保证气体温度不变的方法改变气体体积时，缓慢进行，等稳定后再读出气体压强，以防止气体体积变化太快，气体 的温度发生变化.实验过程中，不用手接触注射器的圆筒，防止圆筒从手上吸收热量，引起内部气体温度变 化.2玻意耳定律成立的条件是什么？答案 一定质量的气体，且温度不变.知识深化1. 实验探究(1) 实验器材：铁

5、架台、玻璃管(带活塞)、气压计等.(2) 研究对象(系统)：玻璃管内被封闭的空气柱.(3) 实验方法：控制气体温度和质量不变，研究气体压强与体积的关系.(4) 数据收集：压强由气压计读出，空气柱长度由刻度尺读出，空气柱长度与横截面积的乘 积即为体积.1 1 数据处理：以压强 p为纵坐标，以体积的倒数 v为横坐标，作出pv图像，图像结果：p1护像是一条过原点的直线.(6)实验结论：压强跟体积的倒数成正比，即压强与体积成反比.2 常量的意义piVi= p2V2=常量该常量与气体的种类、质量、温度有关，对一定质量的气体，温度越高，该常量越大.【例2 一定质量的气体，压强为 3atm，保持温度不变，当

6、压强减小了 2atm时，体积变化了 4L,那么该气体原来的体积为A. |lB. 2LC.3lD. 3L答案 B解析 设该气体原来的体积为 V,由玻意耳定律得 3Vi= 3 2V+ 4，解得V = 2L.方法总结利用玻意耳定律解题的根本思路1. 明确研究对象，并判断是否满足玻意耳定律的条件.2. 明确初、末状态及状态参量pi、Vi； P2、V23. 根据玻意耳定律列方程求解.三、查理定律与盖吕萨克定律导学探究1根据探究等温变化的实验方法，设计一个实验，在保持体积不变的情况下,探究压强与温度的关系.2设计实验，探究在压强不变时体积与温度的关系.答案1用上面实验探究里的实验装置.保证气体的体积不变，

7、把玻璃管浸入水中，改变水温，读出不同温度时气体的压强大小，多测几组数据，用这些数据研究压强与温度的关系.2可利用如下装置.改变水温，测出不同温度时气体的体积， 多测几组数据，用这些数据研究体积与温度的关系.知识深化1. 查理定律及推论M崔律4专惬片普或"哗3_2j表示一定质量的某种气体从初状态 p、T开始发生等容变化，其压强的变化量 p与温度的 变化量 T成正比.2. 盖吕萨克定律及推论表示一定质量的某种气体从初状态V、T开始发生等压变化，其体积的变化量 v与温度的变化量 T成正比.【例3 灯泡内充有氮、氩混合气体，如果要使灯泡内的混合气体在500C时的压强不超过一个大气压，灯泡容积

8、不变，那么在20C的室温下充气，灯泡内气体的压强至多能充到多少？答案解析 灯泡内气体初、末状态的参量分别为气体在 500C, pi= 1atm, Ti= 273 + 500K = 773K.气体在 20C时，T2 = 273 + 20K = 293K.由查理定律¥=¥得T2P2=t;Pi=0.38atm.293x latm 773利用查理定理解题的根本思路1明确研究对象并判断是否满足查理定律的条件.2. 明确初、末状态及状态参量 pi、Ti； p2、T2.3根据查理定律列方程求解.1I例4 一定质量的气体在等压变化中体积增大了2,假设气体原来的温度为27C，那么温度的变化是

9、A. 升高了 450KB.升高了 150CC.降低了 150 CD.降低了 450 C答案 B解析 由盖吕萨克定律可得半，代入数据可知，2= 攀，得Ta= 450K.所以温度升高V2 I 23122 t = 150K,即温度升高 150C .方法总结判断出气体的压强不变是运用盖吕萨克定律的关键.1.气体的状态参量多项选择关于温度与温标，以下说法正确的选项是A. 用摄氏温标和热力学温标表示温度是两种不同的表示方法B. 摄氏温度与热力学温度都可以取负值C. 摄氏温度升高3C,在热力学温标中温度升高D. 热力学温度升高 3K与摄氏温度升高3C是等效的答案 AD解析 温标是温度数值的表示方法，常用的温

10、标有摄氏温标和热力学温标，A正确；摄氏温度可以取负值，但是热力学温度不能取负值， 因为热力学温度的零点是低温的极限， 应选项 B错；摄氏温度升高 3C,也就是热力学温度升高了 3K,应选项C错，D正确.2.玻意耳定律如图2所示，某种自动洗衣机进水时，与洗衣缸相连的细管中会封闭一定质量的空气，通过压力传感器感知管中的空气压力，从而控制进水量.设温度不变，洗衣缸内水位升高，那么细管中被封闭的空气 洗压力传娠魁图2A. 体积不变，压强变小B.体积变小，压强变大C.体积不变，压强变大D.体积变小，压强变小答案 B解析 由题图可知空气被圭寸闭在细管内，水面升高时，气体压强就增大，根据玻意耳定律， 气体体

11、积一定减小，B选项正确.3. 查理定律一定质量的气体，体积保持不变，以下过程可以实现的是A.温度升高，压强增大B.温度升高，压强减小C.温度不变，压强增大D.温度不变，压强减小答案 A解析 由查理定律 %常量，得温度和压强只能同时升高或同时降低，故A项正确.4. 盖吕萨克定律一定质量的气体，如果保持它的压强不变，降低温度，使它的体积为0 C1时的n倍，那么此时气体的温度为A.B.273 1 nn273 n 1C.Cn答案 CD. 273n(n 1) C一一VViV一解析 根据盖吕萨克定律，在压强不变的条件下-=，又 V=整理后得t =273 t 十 273n273 n 1C . n课时对点练注

12、堇取垦强化落实、选择题考点一气体的状态参量1. 关于温标，以下说法正确的选项是A. 温标不同，测量时得到同一系统的温度数值可能是不同的B. 不同温标表示的温度数值不同，那么说明温度不同C. 温标的规定都是人为的，没有什么理论依据D. 热力学温标和摄氏温标是两种不同的温度表示方法，表示的温度数值没有关系答案 A解析 温标不同，测量同一系统的温度数值一般不同，A对，B错.每一种温标的规定都有一定意义，如摄氏温标的 0°C表示标准大气压下冰的熔点，100°C为标准大气压下水的沸 点，C错热力学温标和摄氏温标在数值上有 T= t +, D错.2. 多项选择以下关于热力学温度的说法中

13、正确的选项是A. 33C= 240KB. 温度变化1C,也就是温度变化 1KC. 摄氏温度与热力学温度都可能取负值D. 温度由t C升至2t C,对应的热力学温度升高了t + 273K答案 AB解析 热力学温度与摄氏温度的关系为T= t + 273K,由此可知：33C= 240K,故A、B选项正确；D中初态热力学温度为 t + 273K,末态为2t + 273K,温度升高了 t K,故D选项错误； 因绝对零度达不到，故热力学温度不可能取负值，故C选项错误.考点二玻意耳定律的应用3. 一个气泡由湖面下 20m深处缓慢上升到湖面下10m深处，它的体积约变为原来体积的 A. 3倍B. 2倍C.倍D.

14、倍答案 C解析 气泡缓慢上升过程中，温度不变，气体发生等温变化， 湖面下20m处，水的压强约为2个标准大气压1个标准大气压相当于 10m水产生的压强，故p1= 3atm, p2= 2atm,由p"=P2V2,得:VP13atm2atm故C项正确.4. 大气压强po=x 105Pa.某容器的容积为20L，装有压强为20 x 105Pa的气体，如果保持气 体温度不变，把容器的开关翻开，待气体到达新的平衡时，容器内剩下的气体质量与原来气 体的质量之比为B. 1 : 20D. 1 : 18A. 1 : 19C. 2 : 39答案 B解析 由p1V1= P2V2,得pM= p0V0 + V，因

15、V0= 20L,那么V= 380L,即容器中剩余 20L压强 为P0的气体，而同样大气压下气体的总体积为400L，所以剩下气体的质量与原来质量之比等于同压下气体的体积之比，即400=20，b项正确.考点三查理定律的应用5定质量的气体，在体积不变的条件下，温度由0C升高到10C时，其压强的增量为 P1, 当它由100C升高到110C时，所增压强为 p2，贝U p1与 p2之比是A. 10 : 1B. 373 : 273C. 1 : 1D. 383 : 283答案 C解析由查理定律得 p= Ta t. 一定质量的气体在体积不变的条件下=常量，温度由0C升高到10C和由100C升高到110C, AT

16、= 10K相同，故压强的增量 a P1=A p2, C项正 确.6.民间常用“拔火罐来治疗某些疾病，方法是将点燃的纸片放入一个小罐内，当纸片燃烧完时，迅速将火罐开口端紧压在皮肤上，火罐就会紧紧地“吸在皮肤上其原因是，当火罐内的气体A. 温度不变时，体积减小，压强增大B. 体积不变时，温度降低，压强减小C. 压强不变时，温度降低，体积减小D. 质量不变时，压强增大，体积减小答案 B解析 纸片燃烧时，罐内气体的温度升高，将罐压在皮肤上后，封闭气体的体积不再改变,温度降低时，由px T知封闭气体压强减小，罐紧紧“吸在皮肤上，B选项正确.7对于一定质量的气体，以下说法正确的选项是A.气体做等容变化时，

17、气体的压强和摄氏温度成正比B.气体做等容变化时，温度升高1C,增大的压强是原来压强的1273C.气体做等容变化时，气体压强的变化量与温度的变化量成正比D.由查理定律可知，等容变化中，气体温度从tl升高到t2时，气体压强由P1增加到 住，且t 2 t 1P2=pii +27T答案 c解析一定质量的气体做等容变化时，气体的压强跟热力学温度成正比，跟摄氏温度不是正 p T比关系，A错误；由查理定律得-于=，故气体做等容变化时，温度升高1C,增大的压1Pi p2 p2 Pi强是原来压强的t T为气体原来的热力学温度 ，B错误；因为=t t =常量，可知气 体压强的变化量总是跟温度的变化量成正比，无论是

18、摄氏温度，还是热力学温度，C正确；t2 一 t 1P2= P11 + t 计 273，D错误.考点四盖吕萨克定律的应用&一定质量的气体保持其压强不变，假设热力学温度降为原来的一半，那么气体的体积变为原来的A.四倍B.二倍C. 一半D.四分之一答案 C9. 房间里气温升高 3C时，房间内的空气将有 1%逸出到房间外，由此可计算出房间内原来的温度是A. 7 CB. 7CC. 17CD. 27C答案 DTI 3 V1亠 1%解析 以升温前房间里的气体为研究对象，由盖吕萨克定律： =，解得：T=300K, t = 27 C .所以答案选 D.10. 一定质量的气体，在压强不变的情况下，温度由5

19、C升到10C，体积的增量为 V;温度由10C升到15C，体积的增量为 匕，那么A.A Vi = V：B.A W> V2C.A "< 7D.无法确定答案 A、VVMM5解析 解法一：当p不变时，由盖吕萨克定律 =常量，知278= 283=288， v=v一 v = 278552835AV,A V= V U=7；V2=齐 V = V，故 A正确.'283283278278 '解法二：当p不变时，由鸽 =常量， Ti=A T2= 5K,贝U V=A VA T、非选择题11. 玻意耳定律的应用如图1所示，喷雾器内有10L水，上部封闭有1atm的空气2L.关闭喷雾阀

20、门，用打气筒向喷雾器内再充入1atm的空气3L设外界环境温度一定，空气可看作理想气体当水面上方空气温度与外界温度相等时，求空气压强.加和I T图1答案 解析 设空气初态压强为 p1,体积为V；末态压强为p2,体积为 V 由玻意耳定律pz =卩2口将 P1 = 1atm, V = 2L+ 3L= 5L, Va= 2L代入上式得，p2= 2.5atm.12. 查理定律的应用用易拉罐盛装碳酸饮料非常卫生和方便，但如果剧烈碰撞或严重受热会导致爆炸.我们通常用的可乐易拉罐容积V= 355mL.假设在室温17 C 罐内装有V的饮料，剩余空间充满 CO气体，气体压强为 1atm.假设易拉罐承受的压强为，那么保存温度不能超过多少摄氏度?答案 75 C解析取CO气体为研究对象，那么：初状态：P1 = 1atm, T1= 273 + 17 K = 290K.末状态：p2 =, 丁2=未知量.气体发生等容变化，由查理定律寻T2得:p2T2= T1= K= 348K,P1t = 348 273 C= 75C .13. 气体实验定律的综合应用有一块防水仪表，密封性能良好，表内外压强差超过X 104Pa 时表盘玻璃将爆裂.某运发动携带此表攀登珠峰，山下温